(57)【要約】【課題】  この発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に関し、内燃機関始動時の燃焼悪化を抑制することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。【解決手段】  内燃機関の始動開始後、時刻ｔ１から高圧ポンプの圧送を開始し（図２（Ｃ））、該圧送によりデリバリパイプ内の燃料圧力を上昇させる（図２（Ｅ））。デリバリパイプ内の燃料圧力が噴射許可圧力以上になった後、高圧ポンプの圧送直前に噴射時期を有する第２気筒から燃料噴射を開始する（図２（Ｄ））。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デリバリパイプに対して所定の間隔で燃料の圧送を行う高圧ポンプと、
前記高圧ポンプにより圧送された燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁と、
前記高圧ポンプによる１回の燃料圧送の間に複数の前記燃料噴射弁に順次燃料を噴射させる噴射制御手段と、
前記デリバリパイプ内の燃料圧力値を取得する燃料圧力値取得手段と、
複数の気筒のうち、前記高圧ポンプの圧送直前に燃料噴射時期を有する圧送直前気筒を判別する圧送直前気筒判別手段と、
内燃機関の始動開始後に前記燃料圧力値が所定値以上になった後、前記圧送直前気筒から燃料の噴射を開始する燃料噴射開始制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
特定気筒で噴射が要求された直後に前記高圧ポンプによる圧送が行われるように構成されており、
噴射の要求される気筒を特定する噴射要求気筒特定手段を更に備え、
前記圧送直前気筒判別手段は、噴射の要求される気筒が前記特定気筒であるか否かを判断する手段を含むことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、
前記燃料噴射開始制御手段は、
要求される噴射が内燃機関始動開始後の１回目の噴射であるか否かを判断する第１噴射判断手段と、
要求される噴射が１回目の燃料噴射でない場合には、噴射の要求される気筒が前記圧送直前気筒であるか否かを問わずに燃料噴射の実行を許可する燃料噴射許可手段とを含むことを特徴とする内燃機関の燃料噴射制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の燃料噴射制御装置に係り、特に、内燃機関に良好な始動特性を与えるうえで好適な燃料噴射制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開２００４−１９６４５号公報には、クランク軸が２回転する間に、高圧ポンプのプランジャを２回昇降駆動させる装置が開示されている。この装置によれば、高圧ポンプによる２回の燃料圧送の間に、４つの気筒に対して燃料が順次噴射される。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９６４５号公報
【特許文献２】特開２００４−４４５０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の装置では、１回目の燃料噴射によりデリバリパイプ内の燃料圧力が低下した後、２回目の燃料噴射までに高圧ポンプの圧送が行われていない。このため、２回目の燃料噴射時にデリバリパイプ内の燃料圧力が所定値よりも低下してしまい、２回目の燃料噴射の際に燃焼悪化が生じてしまうという問題があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、内燃機関始動時の燃焼悪化を抑制することができる内燃機関の燃料噴射制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、上記の目的を達成するため、デリバリパイプに対して所定の間隔で燃料の圧送を行う高圧ポンプと、
前記高圧ポンプにより圧送された燃料を気筒内に噴射する燃料噴射弁と、
前記高圧ポンプによる１回の燃料圧送の間に複数の前記燃料噴射弁に順次燃料を噴射させる噴射制御手段と、
前記デリバリパイプ内の燃料圧力値を取得する燃料圧力値取得手段と、
複数の気筒のうち、前記高圧ポンプの圧送直前に燃料噴射時期を有する圧送直前気筒を判別する圧送直前気筒判別手段と、
内燃機関の始動開始後に前記燃料圧力値が所定値以上になった後、前記圧送直前気筒から燃料の噴射を開始する燃料噴射開始制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明は、第１の発明において、
特定気筒で噴射が要求された直後に前記高圧ポンプによる圧送が行われるように構成されており、
噴射の要求される気筒を特定する噴射要求気筒特定手段を更に備え、
前記圧送直前気筒判別手段は、噴射の要求される気筒が前記特定気筒であるか否かを判断する手段を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、第３の発明は、第１又は第２の発明において、
前記燃料噴射開始制御手段は、
要求される噴射が内燃機関始動開始後の１回目の噴射であるか否かを判断する第１噴射判断手段と、
要求される噴射が１回目の燃料噴射でない場合には、噴射の要求される気筒が前記圧送直前気筒であるか否かを問わずに燃料噴射の実行を許可する燃料噴射許可手段とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明によれば、燃料噴射弁から燃料噴射を開始した直後に燃料圧送があるため、デリバリパイプ内の燃料圧力値が所定値よりも低下した状態での噴射の実行を防止することができる。このため、それ以降の燃料噴射を高い燃料圧力で実行することができるため、内燃機関始動時の燃焼悪化を抑制することができる。
【００１０】
第２の発明によれば、噴射の要求される気筒が特定気筒であるかを判断することにより、圧送直前気筒であるか否かを容易に判別することができる。よって、内燃機関始動時における燃料噴射開始制御を容易かつ確実に行うことができる。
【００１１】
第３の発明によれば、要求される噴射が１回目ではない場合に、燃料噴射を確実に実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
［システム構成の説明］
図１は、本発明の実施の形態のシステム構成を説明するための図である。図１に示すように、本実施の形態のシステムは、燃料噴射弁１０を備えている。燃料噴射弁１０は、図示しない気筒内に高圧の燃料を噴射するように構成されている。本実施の形態のシステムにおいて、内燃機関は４つの気筒を有している。この４つの気筒に対応して４つの燃料噴射弁１０が設けられている。４つの燃料噴射弁１０は、共通のデリバリパイプ１１に接続されている。
【００１３】
デリバリパイプ１１の一端には、燃圧センサ１２が設けられている。燃圧センサ１２は、デリバリパイプ１１内の燃料の圧力を検出するものである。デリバリパイプ１１の他端は、高圧燃料通路１４を介して高圧ポンプ２０に接続されている。高圧燃料通路１４には、チェック弁１３が設けられている。チェック弁１３は、高圧燃料通路１４内の燃料の圧力が所定値を超えた場合に開くように構成されている。
【００１４】
高圧ポンプ２０は、プランジャ２２を備えている。プランジャ２２は、シリンダ２１内で上下方向に往復運動するように構成されている。プランジャ２２の下端は、カム２５と接している。カム２５は、２つのカム山を有している。また、カム２５は、吸気又は排気カムシャフト２４に設けられている。カムシャフト２４は、タイミングベルトのような連結機構によりクランクシャフトに連結されている。クランクシャフトとカムシャフト２４とは、クランクシャフトが７２０°回転する間にカムシャフト２４が３６０°回転するように連結されている。
【００１５】
また、デリバリパイプ１１は、チェック弁３４を介して低圧燃料通路３３に接続されている。チェック弁３４は、デリバリパイプ１１内が高圧になりすぎた場合に開いて圧力を開放するように構成されている。低圧燃料通路３３の端部は燃料タンク３０に接続されている。低圧燃料通路３３は高圧ポンプ２０に接続されている。低圧燃料通路３３にはスピル弁３５が設けられている。スピル弁３５は、燃料タンク３０と高圧ポンプ２０の間を連通又は遮断するように構成されている。
【００１６】
燃料タンク３０内には、フィードポンプ３１とレギュレータ３２とが設けられている。フィードポンプ３１は、燃料タンク３０に貯留された燃料を低い圧力で低圧燃料通路３３に送るように構成されている。レギュレータ３２は、低圧燃料通路３３内の燃料の圧力を一定にするように構成されている。
【００１７】
また、図１に示すシステムは、クランク位置センサ４１と水温センサ４２とを備えている。クランク位置センサ４１は、クランクシャフトに設けられている。クランク位置センサ４１は、クランクシャフトの回転に伴い所定のパルス信号を出力するものである。水温センサ４２は、内燃機関の冷却水の温度に応じて電気信号を出力するように構成されている。また、図１に示すシステムは、スタータモータ４３を備えている。
【００１８】
また、図１に示すシステムは、ECU(Electronic Control Unit)５０を備えている。ECU５０には、上述した各種センサ、ポンプ及び弁が接続されている。ECU５０は、それらのセンサ出力に基づいて、内燃機関の燃料噴射制御を実行することができる。より具体的には、ECU５０は、クランク位置センサ４１の出力に基づいて複数の気筒の燃料噴射時期を判別することができ、水温センサ４２の出力に基づいて始動時の燃料噴射量を算出することができる（後述）。
【００１９】
［システムの動作］
次に、上述したシステムの動作を簡単に説明する。
スタータモータ４３がONにされると、フィードポンプ３１の動作が開始する。これにより、燃料タンク３０から高圧ポンプ２０に燃料が低い圧力で送られる。また、スタータモータ４３がONにされると、クランクシャフトが回転すると共に、クランクシャフトと連結されたカムシャフト２４が回転する。本実施の形態のシステムにおいては、クランクシャフトが７２０°回転する間に、カムシャフト２４及びカム２５が３６０°回転する。すなわち、クランクシャフトが７２０°回転する間に、プランジャ２２は上下方向に２往復する。これにより、高圧ポンプ２０の加圧室２３からデリバリパイプ１１に燃料が２回圧送される。圧送された燃料は、燃料噴射弁１０から気筒内に噴射される。本実施の形態によるシステムでは、クランクシャフトが７２０°回転する間に、４つの気筒に対して燃料の噴射が順次行われる。すなわち、クランクシャフトが１８０°回転する毎に、異なる気筒に対して燃料の噴射が実行される。
【００２０】
図２を参照して、内燃機関の始動時における燃焼噴射制御について説明する。図２は、本実施の形態において、内燃機関の始動時における燃料噴射制御を説明するためのタイミングチャートである。
【００２１】
より具体的には、図２（Ａ）は、スタータモータの動作を示す図であり、図２（Ｂ）は、ECU５０により算出されるクランク位置を示す波形であり、図２（Ｃ）は、高圧ポンプの圧送動作を示す図である。図２（Ｄ）は、複数の気筒の噴射時期を示す図であり、図２（Ｅ）は、デリバリパイプ内の燃料圧力の変化を示す図である。図２（Ｆ）は、始動時噴射量演算許可フラグの状態を示す図であり、図２（Ｇ）は、始動時噴射実行許可フラグの状態を示す図である。また、図２（Ｈ）は、内燃機関の機関回転数NEの変化を示す図である。
【００２２】
時刻ｔ０においてスタータモータ４３がONにされると（図２（Ａ））、ECU５０は、クランク位置センサ４１の出力に基づく演算を行う。その演算結果であるクランク位置の波形を図２（Ｂ）に示す。これにより、４つの気筒への燃料噴射時期が検出される。検出された噴射時期を図２（Ｄ）においてパルスで示す。図２（Ｃ），（Ｄ）に示すように、１回の圧送の間に、２つの気筒に対して噴射が行われる。
また、スタータモータ４３のONにされると、クランクシャフトが回転する。これにより、図２（Ｈ）に示すように機関回転数NEが少し上昇する。クランクシャフトの回転は、カムシャフト２４を通じてカム２５に伝達される。カム２５の回転により、高圧ポンプ２０のプランジャ２２が上下に往復運動する。これにより、高圧ポンプ２０からデリバリパイプ１１への燃料の圧送が開始される。図２に示す例では、時刻ｔ１において、高圧ポンプ２０による初回の圧送が行われている。その結果、図２（Ｅ）に示すように、デリバリパイプ１１内の燃料圧力が上昇する。本実施の形態では、燃料噴射弁１０から燃料の噴射を実行する前提として、デリバリパイプ１１内の燃料圧力が所定圧力以上であることを要求している。所定圧力（噴射許可燃料圧力）は、例えば、３ＭＰａである。図２では、初回の圧送では所定圧力に達しておらず、２回目の圧送途中の時刻ｔ２で所定圧力に達している。
【００２３】
ところで、内燃機関の始動を早期に終了させるため、早期に噴射を開始する手法が考えられる。この手法によれば、図２（Ｄ）に示す白抜きのパルスを含む全てのパルスで燃料の噴射が行われる。しかし、この手法で燃料の噴射を行うと、時刻ｔ３以降、すなわち初回の噴射以降、デリバリパイプ１１内の燃料圧力は図２（Ｅ）の細線で示す波形をたどる。さらに、機関回転数NEは、図２（Ｈ）の細線で示す波形をたどる。具体的には、１回目の第４気筒への噴射により燃料圧力が低下し、その後に実行される２回目の第２気筒への噴射の際に燃料圧力が所定圧力を下回ってしまう。所定圧力よりも低い圧力で燃料を噴射した場合には燃焼悪化が起こってしまう。このため、機関回転数NEの円滑な上昇が妨げられてしまう。
【００２４】
本実施の形態では、所定圧力に達した直後の噴射時期での噴射をカットする。換言すれば、初回の噴射を、高圧ポンプ２０の圧送直前に噴射時期を有する気筒に対して行うようにする。具体的には、図２（Ｄ）に示す白抜きのパルスでは噴射は行わず、黒いパルスで噴射を行う。本実施の形態の手法で燃料の噴射を行うと、デリバリパイプ１１内の燃料圧力は図２（Ｅ）の太線で示す波形をたどる。さらに、機関回転数NEは、図２（Ｈ）の太線で示す波形をたどる。具体的には、時刻ｔ２直後の第４気筒の噴射時期では噴射を行わず、その次の第２気筒の噴射時期から燃料噴射を開始する。この場合、第２気筒への噴射直後のｔ４からデリバリパイプ１１内の燃料圧力は低下する。しかし、圧力低下後の時刻ｔ５で高圧ポンプ２０の圧送が行われるため、デリバリパイプ１１内の圧力は上昇する。このため、２回目の第１気筒への噴射の際に燃料圧力が所定圧力を下回ることはない。従って、燃焼悪化の発生を抑制することができ、機関回転数NEを円滑に上昇させることができる。つまり、優れた始動フィーリングを得ることができる。上述した白抜きのパルスから噴射を開始する場合と比較して、初爆は遅いが完爆までの時間、すなわち始動時間を短縮することができる。
【００２５】
［実施の形態における具体的処理］
図３は、本実施の形態において、ECUが実行する始動時噴射制御を示すフローチャートである。
図３に示すフローによれば、先ず、始動時噴射量の演算許可判定が実行される（ステップ１００）。具体的には、始動時噴射量演算許可フラグexinjstsetがONであるか否かが判別される（ステップ１００）。この始動時噴射量演算許可フラグexinjstsetは、図２（Ｆ）に示すように、デリバリパイプ１１内の燃料圧力が所定圧力以上になった場合にONに設定されるフラグである。この始動時噴射量演算許可フラグは、図４に示すフローで処理される。
【００２６】
図４は、始動時噴射量演算許可フラグの処理のためにECU５０が実行するフローチャートである。図４に示すフローによれば、先ず、始動時噴射量演算許可フラグexinjstsetがOFFであるか否かが判別される（ステップ１０１）。ステップ１０１において、始動時噴射量演算許可フラグがOFFであると判別された場合には、デリバリパイプ１１内の燃料圧力が所定値以上であるか否かが判別される（ステップ１０２）。より具体的には、燃料圧力が噴射許可燃料圧力以上であるか否かが判別される。このステップ１０２において、燃料圧力が所定値以上であると判別された場合には、始動時噴射量演算許可フラグexinjstsetがONに設定される（ステップ１０３）。
一方、上記ステップ１０１において、始動時噴射量演算許可フラグがOFFでないと判別された場合にも、始動時噴射量演算許可フラグexinjstsetがONに設定される。また、上記ステップ１０２において、燃料圧力が所定値に達していないと判別された場合には、始動時噴射量演算許可フラグexinjstsetがOFFに設定される（ステップ１０４）。
【００２７】
図３に示すフローの上記ステップ１００において、始動時噴射量演算許可フラグがONでないと判別された場合には、噴射量eqinjcstはゼロとされる（ステップ１１０）。そして、始動時噴射許可フラグexinjstexがOFFに設定される（ステップ１１２）。この始動時噴射許可フラグexinjstexは、実際に気筒への燃料噴射が実行可能になった場合にONに設定されるフラグである。この始動時噴射許可フラグexinjstexは、図２（Ｇ）に示すように、高圧ポンプ２０の圧送直前に噴射時期を有する第２気筒への噴射前にONに設定されている。
【００２８】
一方、上記ステップ１００において、始動時噴射量演算許可フラグがONであると判別された場合には、始動時噴射を継続するか否かが判別される（ステップ１１４）。ここで、内燃機関の始動開始から所定回数の燃料噴射は、予め定められた規則に基づいて、始動時に好適な噴射量で実行する必要がある。上記ステップ１１４では、具体的には、燃料噴射回数ecinjが所定値以下であるか否かが判別される。すなわち、燃料噴射回数ecinjに基づいて、内燃機関始動時に好適な燃料噴射を実行するか否かが判別される。この燃料噴射回数ecinjは、燃料噴射を行う毎に、後述するステップ１２４においてカウントアップされる。
【００２９】
上記ステップ１１４において、燃料噴射回数ecinjが所定値を超えていると判別された場合には、始動時噴射を終了する（ステップ１３４）。この場合、エンジン回転数NEは十分に高くなったと判断される。始動時噴射終了後、ECU５０は、吸気量Ga等に基づいて、通常の燃料噴射制御を実行する。
【００３０】
一方、上記ステップ１１４において、燃料噴射回数が所定値以下であると判別された場合には、燃料噴射量eqinjcstの演算が行われる（ステップ１１６）。ここでは、特に良好な始動性を得ることを目的として、予め定められた規則で噴射量が算出される。具体的には、ECU５０は、冷却水温と始動に適した燃料噴射量との関係を定めたマップ（図示せず）を記憶している。ステップ１１４では、該マップを参照して、冷却水温に対応する燃料噴射量が設定される。
【００３１】
次に、要求される燃料噴射が１回目の燃料噴射であるか否かが判別される（ステップ１１８）。より具体的には、燃料噴射回数ecinjがゼロに設定されているか否かが判別される。この噴射回数ecinjは、始動開始直後のイニシャル状態ではゼロに設定されており、燃料噴射を行う毎に後述するステップ１２４においてカウントアップされる。ステップ１１８において、噴射回数ecinjがゼロであると判別された場合、すなわち始動後１回目の燃料噴射であると判別された場合には、燃料噴射の要求される気筒が、第２又は第３気筒であるか否かが判別される（ステップ１２０）。本実施の形態では、内燃機関は４つの気筒を有しており、高圧ポンプ圧送と噴射時期とが図２に示す関係にある。よって、ステップ１２０の処理は、実質的には、燃料噴射の要求される気筒が、高圧ポンプの圧送直前に噴射時期を有する気筒であるか否かの判別と等しい。
【００３２】
上記ステップ１２０において、燃料噴射の要求される気筒が第２又は第３気筒でないと判別された場合には、始動時噴射許可フラグexinjstexがOFFに設定される（ステップ１２６）。一方、燃料を噴射する気筒が第２又は第３気筒であると判別された場合には、始動時噴射許可フラグexinjstexがONに設定され（ステップ１２２）、さらに噴射回数ecinjが１だけカウントアップされる（ステップ１２４）。
【００３３】
次に、始動時噴射許可フラグexinjstexがONであるか否かが判別される（ステップ１２８）。このステップ１２８において、始動時噴射許可フラグがOFFであると判別された場合には、始動時噴射の実行が禁止される（ステップ１３２）。その結果、図２（Ｄ）に示す白抜きパルスに対応する噴射のカットが実現される。一方、ステップ１２８において、始動時噴射許可フラグがONであると判別された場合には、ステップ１１６で演算された燃料噴射量での噴射（始動時噴射）が実行される（ステップ１３０）。次回以降本ルーチンが起動される際には、噴射回数ecinjが所定値に達するまで、常にステップ１１８の判別が行われる。そして、ここでは、常にecinj=0が不成立と認められる。その結果、ステップ１２２，１２４，１２８および１３０の処理が繰り返され、始動時噴射が継続される。
【００３４】
以上説明した通り、図３及び図４に示すフローによれば、デリバリパイプ１１内の燃料圧力が所定値以上になった後、１回目の燃料噴射を燃料圧送直前に噴射時期を有する第２又は第３気筒から開始するようにする。これにより、２回目の燃料噴射時にデリバリパイプ１１内の燃料圧力が所定値を下回る事態を防止することができる。よって、内燃機関始動時において燃焼悪化の発生を抑制することができる。
また、燃料噴射の要求される気筒が圧送直前に噴射時期を有するものでない場合には、始動時噴射の実行を禁止することにより、１回目の燃料噴射を圧送直前に噴射時期を有する気筒に対して確実に実行することができる。
また、要求される噴射が１回目の燃料噴射でない場合には、燃料噴射の要求される気筒が圧送直前に噴射時期を有するか否かを問わず、燃料噴射の実行を許可することにより、２回目以降の燃料噴射を確実に実行することができる。
【００３５】
ところで、上述した本実施の形態においては、高圧ポンプ２０による１回の圧送の間に２つの気筒に対して順次燃料噴射する場合について説明したが、例えば、１回の圧送の間に３つの気筒に対して順次噴射するシステムであってもよい。この場合も、圧送直前に噴射時期を有する気筒に対して初回の燃料噴射を実行すれば、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３６】
また、本実施の形態においては、直列４気筒の内燃機関の第２又は第３気筒が圧送直前に噴射時期を有する気筒である場合について説明したが、第１又は第４気筒が圧送直前に噴射時期を有する気筒である場合にも、本発明を適用することができる。この場合も、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３７】
また、本実施の形態においては、内燃機関の気筒の動作と、高圧ポンプ２０の動作とが同期しているため、気筒を判別することにより、高圧ポンプ２０による圧送直前に噴射時期を有する気筒を判別することが可能であった。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。気筒動作と高圧ポンプ動作とが同期しないものであっても良い。この場合、高圧ポンプによる圧送タイミングと、クランク位置を検知し、それらの検知結果に基づいて、圧送直前に噴射時期を有する気筒を判別することとすれば、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【００３８】
また、本実施の形態においては、燃圧センサ１２によりデリバリパイプ１１内の燃料圧力値を取得しているが、燃料圧力値を取得する手段としては燃圧センサ１２に限定されるものではない。例えば、公知の手法により推定して燃料圧力値を取得してもよい。
【００３９】
尚、本実施の形態においては、ECU５０が、ステップ１００，１２２，１２８及び１３０の処理を実行することにより第１の発明における「燃料噴射開始制御手段」が、ステップ１２０の処理を実行することにより第１及び第２の発明における「圧送直前気筒判別手段」が実現されている。
また、ECU５０が、ステップ１１８の処理を実行することにより第３の発明における「第１噴射判断手段」及び「燃料噴射許可手段」がそれぞれ実現されている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態のシステム構成を説明するための図である。
【図２】本発明の実施の形態において、内燃機関の始動時における燃料噴射制御を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態において、ECUが実行する始動時噴射制御を示すフローチャートである。
【図４】始動時噴射量演算許可フラグの処理のためにECU５０が実行するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
１０  燃料噴射弁
１１  デリバリパイプ
１２  燃圧センサ
２０  高圧ポンプ
３０  燃料タンク
４１  クランク位置センサ
４２  水温センサ
５０  ECU(Electronic Control Unit)
【図１】
2006188971.tif 000003
【図２】
2006188971.tif 000004
【図３】
2006188971.tif 000005
【図４】
2006188971.tif 000006